2 курс / Нормальная физиология / Медико_биологические_аспекты_взаимодействия_электромагнитных_волн
.pdfТаблица 6.3
Физиологические механизмы рецепции
Поз. |
Ступень механизма |
|
Тип проявления |
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
Механорецепторы: |
|
|
|
|
а) тельца Руффини; |
|
|
Рецепция |
|
б) диски Меркеля. |
|
1 |
2. |
Болевые рецепторы. |
||
излучения |
||||
|
3. |
Иммунокомпетентные клетки: |
||
|
|
|||
|
|
|
а) тучные клетки; |
|
|
|
|
б) лимфоциты |
|
|
|
1. |
Нервный сигнал: |
|
|
Афферентная |
|
а) модуляция потенциала действия; |
|
2 |
|
б) генерация потенциала действия. |
||
медиация |
|
|||
|
2. |
Гуморальный сигнал. |
||
|
|
|||
|
|
3. |
Сосудисто вегетативный отклик |
|
|
|
1. |
Кора головного мозга – интегральная оценка аф |
|
|
|
|
ферентной соматосенсорной информации. |
|
3 |
Реакция ЦНС |
2. Гипоталамус – реакции центров регуляции вегета |
||
|
|
|
тивных функций, в том числе реакция системы ре |
|
|
|
|
гуляции уровня кортикостероидов в крови |
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
Нейрогуморальный. |
|
|
Эфферентный |
2. |
Нервный. |
|
4 |
3. |
Сосудисто двигательный: |
||
отклик |
||||
|
|
а) изменение тонуса; |
||
|
|
|
||
|
|
|
б) изменение кровоснабжения тканей |
|
|
|
|
|
Список литературы к главе
1.Девятков Н.Д. Миллиметровые волны и их роль в процессах жизне деятельности / Н.Д. Девятков, М.Б. Голант, О.В. Бецкий. – М.: Радио и связь, 1991. – 169 с.
2.Чукова Ю.П. Изотермические процессы взаимодействия электро магнитного поля с биообъектами // Миллиметровые волны в биоло гии и медицине. – 1996. – № 8. – C. 48–61.
3.Millimeter absorption spectroscopy of aqueous systems / Yu.Y. Khurgin [et al.] // Advances in Chemical Physics. – 1994. – V. 87. – Р. 483.
4.Хургин Ю.И. О роли активации воды в лекарственной и КВЧ тера пии / Ю.И. Хургин, О.В. Лебедев, Е.Ю. Максарева // Миллиметро вые волны в биологии и медицине. – 1994. – № 4. – C. 28–32.
5.Бецкий О.В., Лебедева Н.Н. Современные представления о механиз мах воздействия низкоинтенсивных миллиметровых волн на биоло
121
гические объекты // Миллиметровые волны в биологии и медицине.
–2001. – № 3. – C. 5–19.
6.Бецкий О.В. Механизмы первичной рецепции низкоинтенсивных миллиметровых волн у человека // Доклады X Российского симпози ума «Миллиметровые волны в медицине и биологии». Москва, 24–26 апреля 1995 г. – М., 1995. – C. 135–138.
7.Физика взаимодействия миллиметровых волн с биологическими объектами / В.И. Петросян [и др.] // Доклады X Российского симпо зиума «Миллиметровые волны в медицине и биологии». Москва, 24–26 апреля 1995 г. – М., 1995. – C. 140–143.
8.Роль резонансных молекулярно волновых процессов в природе и их использование для контроля и коррекции состояния экологических систем / В.И. Петросян [и др.] // Биомедицинская радиоэлектрони ка. – 2001. – № 5–6. – C. 62–127.
9.О биофизическом механизме воздействия миллиметровых излуче ний на биологические процессы / А.П. Жуковский [и др.] // Доклады X Российского симпозиума «Миллиметровые волны в медицине и биологии». Москва, 24–26 апреля 1995 г. – М., 1995. – C. 152–153.
10.О биохимческом механизме воздействия миллиметровых излучений на биологические процессы / А.П. Жуковский [и др.] // Миллиме тровые волны в биологии и медицине. – 1993. – № 2. – C. 36–42.
11.On biophysics mechanisms of the effects of extremely high frequency elec tromagnetic field on cell membranes / M. Kuzmanova [et al.] // Доклады X Российского симпозиума «Миллиметровые волны в медицине и биологии». Москва, 24–26 апреля 1995 г. – М., 1995. – C. 157.
12.Биофизический механизм возникновения акустоэлектрических волн на клеточной мембране / А.Н. Волобуев [и др.] // Миллиметровые волны в биологии и медицине. – 1995. – № 5. – C. 14–17.
13.Frohlich H. Bose condensation of strongly exited longitudinal electric mo des // Phys. Lett. – 1968. – V. 26A. – P. 402.
14.Хижняк Е.П., Зискин М.С. Механизмы взаимодействия электромаг нитного излучения миллиметрового диапазона с биологическими объектами // Сб. докладов XI Российского симпозиума «Миллиме тровые волны в медицине и биологии». Москва, 2–12 апреля, 1997 г.
–M., 1997. – C. 128 131.
15.Лебедева Н.Н. Нейрофизиологические механизмы биологических эффектов при периферическом воздействии на человека неионизи рующими низкоинтенсивными полями // Доклады X Российского симпозиума «Миллиметровые волны в медицине и биологии». Мос ква 24–26 апреля 1995 г. – М., 1995. – C. 138–140.
122
16.Родштат И.В. Физиологические механизмы КВЧ модуляции имму нореактивных и нервных тканей по данным экспериментальных и клинических работ // Доклады X Российского симпозиума «Милли метровые волны в медицине и биологии». Москва, 24–26 апреля 1995 г. – М., 1995. – C. 145–147.
17.Гуревич М.Е. Реакция лимфатических узлов мышей на СВЧ излуче ние миллиметрового диапазона в зависимости от места воздействия и исходного состояния животных: автореф. дис. ... канд. мед. наук / М.Е. Гуревич; Томский медицинский институт. – Томск, 1987.
18.Лебедева Н.Н. Физиологические механизмы биологических эффек тов низкоинтенсивных электромагнитных волн миллиметрового ди апазона // Доклады XI Российского симпозиума «Миллиметровые волны в медицине и биологии», Москва, 2–12 апреля 1997 г. – M., 1997. – C. 126–128.
19.Ковалев А.А, Пресняков О.В. Механизм первичного влияния на ко ру головного мозга человека проявлений трансформации в его орга низме внешнего низкоэнергетического КВЧ излучения // Миллиме тровые волны в биологии и медицине. – 1999. – № 2(14). – C. 25–36.
20.Лебедева Н.Н., Котровская Т.Н. Электроманитная рецепция и ини двидуальные особенности человека // Миллиметровые волны в био логии и медицине. – 1996. – № 7. – C. 14–19.
21.Magnetit in human tissues: the mechanism for biological effects of weak ELF magnetic fields / J.L. Kirschvink [et al.] // Bioelectromagnetics. – 1992. – V. 1. – P. 101–103.
22.Kirschvink J.L., Gould J.L. Biogenic magnetit as a basis for magnetic field detection in animals // BioSystems. – 1981. – V. 13. – P. 181.
23. Kirschvink J.L. Magnetit biomineralization in a human brain / J.L. Kirschvink, A. Kobayashi Kirschvink, B.J. Woodford // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 1992. – V. 89 (16). – P. 7683–7687.
24.Бэкер Р. Робин. Магниторецепция у человека и других приматов // Биогенный магнетит и магниторецепция. – М.: Мир, 1989. – Т. 2. – С. 342–374.
25.Розенблюм Б. Ограничения при рассмотрении индукционной гипо тезы магниторецепции / Б. Розенблюм, Р.Л. Юнгерман, Л. Лонгфел лоу // Биогенный магнетит и магниторецепция. – М.: Мир, 1989. – Т. 1. – С. 293–305.
26.Калантаевская К.А. Морфология и физиология человеческой кожи.
– Киев, 1972. – С. 267.
27.Чуприкова Е.М., Перельмутер В.М. Особенности расположения во лосяных фолликулов на коже мыши // Актуальные проблемы меди цинской биологии. – Томск: СГМУ, 2002. – С. 54–55.
123
28.Гипотеза: «Линии Фойта (упорядоченное расположение волосяных фолликулов) сенсорная система электромагнитных излучений» / В.И. Зеленцов [и др.] – Интеллектуальный продукт № 72200200008, зарегистрирован ВНТИЦ 06.03.2002 г.
29.Шаловай В.В. Морфофункциональная характеристика кожи мышей при воздействии низкоинтенсивного КВЧ излучения миллиметро вого диапазона: автореф. дис. ... канд. мед. наук / В.В. Шаловай. – Томск, 1995. – 29 с.
30.Шаловай В.В. Связь параметров линий Фойта с адаптивной систе мой / В.В. Шаловай, В.М. Перельмутер, З.И. Ржевская. – Томск, 1993. – 9 c. – Деп. В ВИНИТИ 01.07.93, № 1816 В93.
31.Способ регистрации биологического действия слабых электромаг нитных полей / В.И. Зеленцов [и др.]. – М., 1999. – Патент на изо бретение от 10.09.99 № 98102648/14(992080).
32.Чуприкова Е.М. Роль иерархического статуса экспериментальных животных в реагировании на слабые воздействия // Сборник статей молодых ученых и студентов «Современные проблемы фундамен тальной и клинической медицины». – Томск, 1999. – С. 39–40.
33.Котровская Т.И. Сенсорные реакции человека при действии слабого электромагнитного стимула // Миллиметровые волны в биологии и медицине. – 1994. – № 3. – C. 32–38.
34.Лебедева Н.Н. Реакция центральной нервной системы человека на электромагнитные поля с различными биотропными параметрами: дис. ... д ра биол. наук в форме науч. докл. / Н.Н. Лебедева. – М., 1992. – 48 с.
35.Кориневская И.В. ЭЭГ корреляты человека при разносторонне пе риферическом воздействии переменным магнитным полем / И.В. Кориневская, Ю.А. Холодов, А.В. Кориневский // Физиология человека. – 1993. – Т. 19(3). – С. 71–79.
36.Иваницкий А.М. Информационные процессы мозга и психическая деятельность / А.М. Иваницкий, В.Б. Стрелец, И.А. Корсаков. – М.: Наука, 1984. – 201 с.
37.Холодов Ю.А., Лебедев Н.Н. Реакции нервной системы человека на электромагнитные поля. – М.: Наука, 1992. – С. 96.
38.Родштат И.В. Психофизический подход к оценке некоторых реакций организма при лечебном воздействии миллиметровых волн. – Пре принт № 11(52). – М.: ИРЭ АН СССР, 1989. – С. 21.
124
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Рассмотренные в этом обзоре биологические эффекты электромагнит ного излучения дают общее представление о значимости этого физического фактора для здоровья человека. Электромагнитные волны даже нетепловой мощности с интенсивностью на уровне шумов или паразитного излучения от бытовых и технологических устройств оказывают воздействие на биологиче ские структуры начиная с биомолекул и заканчивая организмом в целом.
Основные наблюдаемые результаты воздействия электромагнитно го излучения нетепловой интенсивности на биологические объекты раз личного уровня организации, наиболее важные с точки зрения здоровья человека, можно свести в обобщенную таблицу, представленную ниже.
Таблица
|
Биологические эффекты электромагнитного излучения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Объект воз |
Диапазон |
Результат воздействия |
|
|
|
действия |
частот |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Молекулы воды в биообъекте |
|
|
|
|
Молекулы |
|
а) изменение структуры водных кластеров; |
|
|
|
воды в био |
1…150 ГГц |
б) изменение химической активности воды; |
|
|
|
объекте |
|
в) изменение гидратации белковых молекул |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Биомолекулы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ДНК |
|
разрыв цепи, блокирование считывания |
|
|
|
|
|
изменение конформационного состояния, след |
|
||
Ферменты |
|
ствие этого – изменение функциональной актив |
|||
|
1…80 ГГц |
ности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мембран |
изменение эффективности транспорта ионов и |
|
|||
|
|
||||
ные белки |
|
молекул через мембраны |
|
|
|
|
|
|
|||
Транспорт |
|
модуляция сродства к транспортируемым молеку |
|||
ные белки |
|
лам |
|
|
|
|
|
Мембраны |
|
|
|
|
50…80 ГГц |
а) повышение устойчивости мембран |
|
|
|
|
50…80 ГГц |
б) изменение распределение заряда на поверхно |
|||
|
|
сти, изменение мембранного потенциала |
|
|
|
Мембраны |
50…80 ГГц, |
|
|
|
|
ультракорот |
в) изменение проницаемости для ионов Na |
+ |
+ |
, |
|
|
кие импуль |
|
и K |
||
|
молекул воды |
|
|
|
|
|
сы с несущей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f = 10 ГГц |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
40… 60 ГГц |
г) изменение проведения нервного импульса |
|
||
|
|
|
|
|
|
125
|
|
|
Продолжение таблицы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Клетки |
|
|
|
1. |
Изменение резистентности мембран. |
|
|
|
2. |
Изменение динамики и структуры белковой си |
|
|
|
|
стемы на поверхности мембран, изменение |
|
Клетки |
1… 70 ГГц |
|
функциональных свойств иммунокомпетентных |
|
|
клеток. |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
3. |
Модификация метаболических процессов. |
|
|
|
4. |
Ингибирование или стимуляция деления клеток. |
|
|
|
5. |
Программируемая смерть клеток |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ткани |
|
|
|
|
|
|
Ткани |
40… 60 ГГц |
Стимулирование регенерации тканей |
|
|
|
Функциональные системы организма |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
1. |
Активация спонтанной активности рецепторов. |
|
|
|
2. |
Реакция синхронизации ЦНС при бодрствова |
|
Нервная |
|
|
нии. |
|
система |
|
3. |
Увеличение динамичности ЦНС при затормо |
|
|
|
|
женном состоянии вплоть до эпилептоморфной |
|
|
1… 60 ГГц |
|
активности |
|
|
|
|
|
|
Эндокрин |
|
адаптивная реакция, приводящая к коррекции |
|
|
ная система |
|
концентрации гормонов в эндокринной системе |
|
|
Репродук |
|
изменение функционального состояния половой |
|
|
тивная си |
|
системы, увеличение числа неблагоприятных ре |
|
|
стема |
|
продуктивных исходов, спонтанных абортов |
|
|
|
|
Целостный организм |
|
|
|
|
а) возникновение ощущений жжения, покалыва |
|
|
Целостный |
|
|
ния, давления и т. д.; |
|
1…70 ГГц |
б) нарушения поведения; |
|
||
организм |
|
|||
|
в) изменение памяти; |
|
||
|
|
|
||
|
|
г) развитие заболеваний |
|
|
|
|
|
|
|
Сделанный обзор работ, посвященных изучению влияния элек тромагнитного излучения на биологические объекты, позволяет сде лать следующие выводы.
1.Биологические эффекты электромагнитного излучения сантиме трового и миллиметрового диапазона существуют даже при нете пловом уровне интенсивности.
2.В основе этих эффектов лежит резонансные взаимодействия элек тромагнитной волны с молекулами воды в биологических структу рах, с биомакромолекулами, мембранами.
3.Несмотря на то, что энергия кванта электромагнитного поля в ди апазоне частот 1...150 ГГц мала по сравнению с тепловой энергией биологической среды kT, структурные особенности биологиче ских молекул и мембран позволяют накапливать энергию в акусто
126
электрических колебаниях для осуществления структурных (кон формационных) переходов.
4.Такие переходы модифицируют функциональные возможности биомакромолекул, что в свою очередь изменяет протекание биоло гических процессов (метаболизм, транспорт, проведение импульса и т. д.).
5.Изменение динамики биологических процессов могут носить как стимулирующий, так и ингибирующий характер, в зависимости от параметров воздействующего электромагнитного излучения, в первую очередь, от его частоты.
6.Эффективность воздействия определяется не только параметрами излучения, но соответствием этой частоте собственных частот биологических структур, спектр которых может различаться от объекта к объекту. Этим во многом объясняется плохая воспроиз водимость результатов экспериментов.
7.Результат воздействия на уровне целого организма зависит от ис ходного состояния функциональных систем и места воздействия (из за наличия функциональной асимметрии).
8.Описанные патологические и терапевтические эффекты электро магнитного излучения имели место, как правило, при многократ ном или хроническом облучении. Однако имеющихся данных не достаточно для определения наиболее эффективных или опасных частот и режимов излучения.
9.Особенно это справедливо для коротких (короче применяемых в ра диолокации) СВЧ импульсов и ультраширокополосных сигналов. Имеется лишь несколько экспериментальных работ на животных, в которых изучается биологическое действие таких импульсов.
10.Исходя из того факта, что спектр излучения таких сигналов, рас считанный в главе, и частотный диапазон, в котором наблюдают ся биологические эффекты, перекрываются, следует ожидать влияния таких импульсов на здоровье человека, в том числе и па тологических эффектов. Однако прямая экстраполяция результа тов, полученных с другими параметрами излучения, для прогнози рования опасности ультраширокополосных сигналов в настоящее время не оправдана из за недостаточности данных. Необходимы дальнейшие исследования и желательно с использованием гене раторов ультракоротких СВЧ импульсов.
127
Учебное издание
ПЕРЕЛЬМУТЕР Владимир Михайлович ЧА Владимир Александрович ЧУПРИКОВА Елена Михайловна
МЕДИКО"БИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН С ОРГАНИЗМОМ
Учебное пособие
Редактор |
А.В. Высоцкая |
Компьютерная верстка |
О.Ю. Аршинова |
Дизайн обложки |
О.Ю. Аршинова |
|
О.А. Дмитриев |
Подписано к печати 17.07.2009. Формат 60х84/16. Бумага «Снегурочка». Печать XEROX. Усл. печ. л. 7,44. Уч./изд. л. 6,73.
Заказ 830/09. Тираж 200 экз.
Томский политехнический университет Система менеджмента качества
Томского политехнического университета сертифицирована NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту ISO 9001:2008
. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30. Тел./факс: 8(3822) 56/35/35, www.tpu.ru